اکسیژن مایع با ویژگی‌های سرمایی و اکسیدکنندگی خود، ابزاری کلیدی در افزایش کارایی و کاهش آلایندگی فرآیندهای بازیافت ضایعات صنعتی است. سپهر گاز کاویان تولید کننده و تامین کننده گازهای خالص وترکیبی دارای گواهینامه ISO17025 و آزمایشگاه مرجع اداره استاندارد ایران می باشد.جهت خرید گازهای خالص و ترکیبی تماس بگیرید.02146837072 – 09120253891
اکسیژن مایع (Liquid Oxygen, LOX) به‌عنوان یکی از پرکاربردترین شکل‌های فیزیکی عنصر اکسیژن، در صنایع مختلف از جمله پزشکی، هوافضا، فولادسازی و پتروشیمی نقش کلیدی دارد. در سال‌های اخیر، توجه ویژه‌ای به کاربرد آن در فرآیندهای بازیافت ضایعات صنعتی جلب شده است؛ زیرا این ماده با دمای بسیار پایین (حدود °۱۸۳- سانتی‌گراد) و قدرت اکسیدکنندگی بالا، می‌تواند به بهبود کارایی بازیافت، کاهش آلاینده‌ها و افزایش ارزش مواد بازیافتی کمک کند. بازیافت ضایعات صنعتی همواره چالشی چندوجهی شامل جنبه‌های اقتصادی، زیست‌محیطی و فناورانه بوده است و اکسیژن مایع توانسته در بسیاری از این حوزه‌ها به‌عنوان یک عامل تسریع‌کننده و پاک‌کننده عمل کند.
ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی اکسیژن مایع و اهمیت آن در بازیافت
اکسیژن مایع به رنگ آبی کم‌رنگ و بسیار سرد است و در فشار اتمسفری در دمای پایین‌تر از °۱۸۳- سانتی‌گراد به حالت مایع در می‌آید. این مایع دارای چگالی حدود ۱.۱۴ گرم بر سانتی‌متر مکعب بوده و قدرت انحلال‌پذیری بالایی برای مواد آلی و فلزات فعال دارد. مهم‌ترین ویژگی‌های آن برای کاربرد در بازیافت عبارتند از:
دمای بسیار پایین: اکسیژن مایع باعث انقباض سریع مواد، ترد شدن پلیمرها و فلزات و تسهیل خردایش و جداسازی مکانیکی می‌شود.
واکنش‌پذیری بالا: در حضور مواد سوختنی، اکسیژن مایع موجب احتراق کامل‌تر و کاهش تشکیل ترکیبات سمی مانند مونوکسیدکربن و دوده می‌شود.
پاک‌کنندگی زیست‌محیطی: در فرآیندهای حرارتی بازیافت، استفاده از اکسیژن مایع به جای هوای فشرده باعث کاهش نیتروژن اکسیدها (NOx) در دود خروجی می‌گردد.
این ویژگی‌ها سبب شده‌اند تا اکسیژن مایع در حوزه‌های گوناگون بازیافت شامل فلزات، پلیمرها، لاستیک، مواد نفتی و پسماندهای شیمیایی به‌طور مؤثری مورد استفاده قرار گیرد.
کاربرد اکسیژن مایع در بازیافت ضایعات فلزی
در صنایع فلزی، بازیافت ضایعات آهن، آلومینیوم، مس، نیکل و فولاد از مهم‌ترین مراحل بازگردانی مواد است. اکسیژن مایع در این بخش به‌ویژه در کوره‌های ذوب و اکسیداسیون فلزات ناخالص نقش حیاتی دارد.
۱. بهبود فرآیند ذوب
در کوره‌های قوس الکتریکی (EAF)، تزریق اکسیژن مایع موجب افزایش دمای شعله و کاهش مصرف انرژی الکتریکی می‌شود. با حضور اکسیژن خالص، واکنش سوختن کربن موجود در ضایعات فلزی سریع‌تر انجام شده و به تولید گرمای مضاعف کمک می‌کند. این امر سبب تسریع در ذوب ضایعات و کاهش زمان هر ذوب می‌شود.
۲. اکسیداسیون ناخالصی‌ها
در فرآیند پالایش فلزات، وجود گوگرد، فسفر و سیلیسیم باعث کاهش کیفیت فولاد می‌شود. اکسیژن مایع در واکنش با این عناصر ترکیباتی مانند SO₂ و P₂O₅ تولید می‌کند که از فاز مذاب جدا می‌گردند. این روش، فلز نهایی را خالص‌تر و مقاوم‌تر می‌سازد.
۳. کاهش آلاینده‌ها
استفاده از اکسیژن مایع به جای هوا موجب حذف ورود نیتروژن به کوره و در نتیجه کاهش تشکیل NOx و اکسیدهای ناخواسته در دود می‌شود. بدین ترتیب، این فرآیند به بهبود کیفیت هوا و کاهش اثرات زیست‌محیطی در صنایع بازیافت فلز کمک می‌کند.
نقش اکسیژن مایع در بازیافت ضایعات پلیمری و پلاستیکی
پلاستیک‌ها از پیچیده‌ترین ضایعات صنعتی به شمار می‌روند. اکسیژن مایع با ایجاد شوک‌های حرارتی شدید و واکنش‌های اکسیداسیون کنترل‌شده می‌تواند در مراحل پیش‌تصفیه و بازفرآوری آن‌ها نقش مؤثر داشته باشد.
۱. خردایش کرایوژنیک (Cryogenic Grinding)
در این روش، ضایعات پلاستیکی در تماس با اکسیژن مایع یا نیتروژن مایع منجمد می‌شوند و به‌دلیل شکنندگی بالا، به‌راحتی به ذرات ریز خرد می‌گردند. سپس اکسیژن مایع با اکسید کردن سطح ذرات، چسبندگی میان اجزا را کاهش داده و امکان بازیافت خالص‌تر فراهم می‌کند.
۲. اکسیداسیون سطحی برای اصلاح پلیمرها
در بازیافت پلی‌اتیلن، پلی‌پروپیلن و PET، اکسیژن مایع برای ایجاد گروه‌های عاملی مانند –OH و –COOH بر سطح پلیمرها به کار می‌رود. این اصلاح شیمیایی باعث افزایش قابلیت چسبندگی و سازگاری این مواد در ترکیب با پلیمرهای دیگر یا در ساخت کامپوزیت‌ها می‌شود.
۳. تجزیه حرارتی کنترل‌شده (Pyrolysis Enhancement)
اکسیژن مایع در فرآیند پیرولیز یا تجزیه حرارتی ضایعات پلاستیکی، به‌صورت محدود تزریق می‌شود تا انرژی فعال‌سازی واکنش‌ها کاهش یابد. در نتیجه، تولید سوخت مایع از پلاستیک‌ها با بازده بالاتر و تولید آلاینده کمتر صورت می‌گیرد.
کاربرد اکسیژن مایع در بازیافت لاستیک و تایرهای فرسوده
بازیافت تایرها از مهم‌ترین چالش‌های زیست‌محیطی است. اکسیژن مایع به‌عنوان یک ابزار کمکی برای جداسازی و تجزیه مولکولی لاستیک به کار می‌رود.
۱. خردایش کرایوژنیک تایر
مانند ضایعات پلاستیکی، در این روش تایرها در تماس با اکسیژن مایع سرد شده و ساختار پلیمری آن‌ها به حالت ترد درمی‌آید. پس از خردایش، ذرات لاستیکی برای استفاده مجدد در کف‌پوش‌ها، آسفالت لاستیکی یا کامپوزیت‌ها آماده می‌شوند.
۲. سوزاندن تمیز و بدون دود
در برخی از صنایع سیمانی یا نیروگاه‌ها، تایرهای فرسوده به‌عنوان سوخت جایگزین به کار می‌روند. تزریق اکسیژن مایع در این فرآیند موجب احتراق کامل، افزایش دمای شعله و کاهش انتشار دوده و ترکیبات سمی می‌شود.
۳. بازیافت شیمیایی لاستیک
اکسیژن مایع در واکنش‌های اکسیداسیون کنترل‌شده به تجزیه پیوندهای سولفوری در لاستیک‌های ولکانیزه کمک می‌کند. این فرآیند، امکان بازیافت مواد ارزشمند مانند دوده صنعتی (Carbon Black) و روغن‌های آلی را فراهم می‌سازد.
نقش اکسیژن مایع در بازیافت ضایعات نفتی و شیمیایی
در صنایع پتروشیمی و پالایشگاه‌ها، حجم زیادی از ضایعات روغنی، لجن نفتی و حلال‌های آلوده تولید می‌شود. اکسیژن مایع در این بخش به‌عنوان یک عامل اکسیدکننده قوی برای تخریب ترکیبات آلی سمی و بازتبدیل مواد مفید به کار گرفته می‌شود.
۱. اکسیداسیون تر (Wet Oxidation)
در فرآیند اکسیداسیون تر، اکسیژن مایع به فاز مایع ضایعات تزریق شده و موجب تجزیه ترکیبات آلی پیچیده به دی‌اکسیدکربن و آب می‌شود. این روش برای تصفیه لجن‌های نفتی و پسماندهای شیمیایی با غلظت بالا مؤثر است.
۲. بازتولید حلال‌ها
در فرآیند بازیافت حلال‌ها مانند تولوئن و استون، اکسیژن مایع در مرحله اکسیداسیون ملایم، ناخالصی‌های آلی را از بین برده و خلوص ماده بازیافتی را افزایش می‌دهد.
۳. بهبود احتراق در کوره‌های سوخت ضایعات
تزریق اکسیژن مایع به محفظه احتراق باعث افزایش بازده سوختن پسماندها، کاهش CO و NOx و در نتیجه کاهش هزینه‌های تصفیه پس از احتراق می‌شود.
استفاده از اکسیژن مایع در بازیافت الکترونیک و فلزات گران‌بها
ضایعات الکترونیکی شامل بردهای مدار چاپی، چیپ‌ها، و اتصالات حاوی فلزات ارزشمندی مانند طلا، نقره، پالادیم و مس هستند. در این حوزه، اکسیژن مایع نقش حیاتی در اکسیداسیون مواد آلی و تسهیل جداسازی فلزات بازیافتی دارد.
۱. سوزاندن کنترل‌شده مواد آلی
بردهای الکترونیکی دارای رزین‌ها و پلیمرهایی هستند که مانع استخراج فلزات می‌شوند. استفاده از اکسیژن مایع در فرآیند سوزاندن کنترل‌شده موجب حذف کامل مواد آلی بدون تولید گازهای سمی می‌گردد.
۲. تسهیل فرآیند لیچینگ
پس از حذف فاز آلی، فلزات در محلول‌های شیمیایی استخراج می‌شوند. اکسیژن مایع در مرحله پیش‌تصفیه با اکسید کردن سطح فلزات، حلالیت آن‌ها را افزایش داده و راندمان استخراج را بالا می‌برد.
۳. کاهش اثرات زیست‌محیطی
به‌دلیل اکسیداسیون کامل و کاهش نیاز به اسیدهای قوی، استفاده از اکسیژن مایع باعث کاهش پساب‌های خطرناک و افزایش پایداری زیست‌محیطی فرآیند می‌شود.
